[发明专利]一种基于双二维位置敏感探测器的高精度姿态测量系统

说明书

本发明提供了一种基于双二维位置敏感探测器的高精度姿态测量系统，该高精度姿态测量系统结合位置敏感探测器实现被测物的姿态测量，与常用视觉测量方法相比，因为PSD位置敏感探测器体积小、响应快、精度高、无死区等优点，使本发明提供的高精度姿态测量系统不再受限于复杂环境的影响，结构简单，算法简单，可同时提高姿态测量的精度与速度。

技术领域

本发明涉及姿态测量技术领域，更具体地说，涉及一种基于双二维位置敏感探测器的高精度姿态测量系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，各种各样的精密器件已广泛应用于人们的生活和工作中，为人们的生活带来了极大的便利。

基于大型高端器件而言，在其精密制造和装配的过程中对姿态精准测量提出了越来越高的要求，目前国际上已实现了高精度的、六自由度的激光跟踪测量。但是，由于技术垄断，在国内制造领域并没有高精度、高动态、大范围以及六自由度的跟踪测量自主手段，特别是三维姿态跟踪测量技术。

那么，如何实现一种更优的姿态测量技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种基于双二维位置敏感探测器的高精度姿态测量系统，技术方案如下：

一种基于双二维位置敏感探测器的高精度姿态测量系统，所述高精度姿态测量系统包括：激光跟踪装置以及合作靶标；

其中，所述合作靶标用于安装在被测物的表面；

所述激光跟踪装置用于出射平行的第一光束以及第二光束；

所述合作靶标包括：分光镜、空心角锥棱镜、相互垂直设置的第一PSD传感器和第二PSD传感器；

所述第一光束透过所述分光镜再经过所述空心角锥棱镜，一部分入射至所述第一PSD传感器上，另一部分反射回所述激光跟踪系统；

所述第二光束经所述分光镜，被反射至所述第二PSD传感器上；

所述激光跟踪装置还用于依据反射回所述激光跟踪系统的光束，实时跟踪所述空心角锥棱镜。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述激光跟踪装置包括第一激光源和第二激光源；

所述第一激光源用于出射红外光、即所述第一光束；

所述第二激光源用于出射红外光，即所述第二光束；

其中，所述第一光束和所述第二光束的波长不同。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述第一PSD传感器与所述分光镜中心、所述空心角锥棱镜同轴。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述合作靶标包括壳体；

所述分光镜、所述空心角锥棱镜、所述第一PSD传感器和所述第二PSD传感器位于所述壳体内部；

所述壳体上设置有固定装置；通过所述固定装置将所述合作靶标固定在所述被测物的表面。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述合作靶标还包括：位于所述壳体内部的带孔铝板；

所述带孔铝板用于固定所述空心角锥棱镜，遮挡杂光。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述第一PSD传感器到所述分光镜中心的距离与所述第二PSD传感器到所述分光镜中心的距离相等。

优选的，在上述高精度姿态测量系统中，所述激光跟踪装置包括：二维精密跟踪转台；

所述二维精密跟踪转台用于依据反射回所述激光跟踪系统的光束，调整自身姿态，以实时跟踪所述空心角锥棱镜。